變換熱交換器

結構設計

波紋膨脹節

在變換熱交換器的管束設計中，考慮到管程殼程介質溫差較大，管束與筒體將產生不同的伸長量，如不採取熱補償措施，管束與殼體之間會產生較大的溫差應力。本設備殼程溫度高於管程溫度，殼程筒體的伸長量大於管束，如果管束不增加補償器，則管束受到的拉應力可將管子拉長，管頭焊縫受到的拉應力達到強度極限時將開裂破壞。在上管箱介質出口處加裝波紋管膨脹節進行熱補償，殼體的拉伸對於管束的拉應力轉移至波紋管膨脹節上，對管束的熱膨脹伸長相對自由。管板與管頭的焊接焊縫不受拘束，這對於存在應力腐蝕的介質，效果尤為明顯。

折流板

管束中的折流板如圖所示採用圓環內左右缺口布置，中間折流板為圓環形，如此布置加大了流體的湍流程度，流型均勻，殼程流體與管程流體可進行良好的接觸，相應提高了換熱效率，對支撐管束、防止振動和彎曲要比單純弓形折流板效果好。

設定旁路擋板

管束周邊設定旁路擋板，減小了旁路漏流也消除了死角。

夾持環密封

上管箱與殼程用夾持環實現其密封效果。

問題介紹

換熱器作為節能設備之一，在化工生產工藝中起著非常重要的作用。換熱器的設計結構決定了換熱器的性能。在化肥生產工藝中，不少介質如半水煤氣、變換氣等都具有易結垢、腐蝕性強的特點，同時設備在高溫高壓條件下，殼體和管子在溫差較大工況運行，使用條件苛刻。管板與換熱管的焊接接頭會因溫差產生應力開裂和管子腐蝕，由於殼體部件壽命取決於換熱管的壽命，殼程無法進行機械清洗，最終造成設備整體失效。

腐蝕原理

通過對多台熱交換器進行解剖觀察和對其腐蝕產物的組成進行分析研究後 , 得出了 “熱交換器的腐蝕主要為電化學腐蝕 ” 這一結論。其腐蝕過程為 :當進入熱交的混合氣中含有水分時 , 首先在換熱鋼管上形成水膜 , 並電解得到H⁺和 OH^-,氣體中的 CO₂ 、 H₂S等酸性物質溶解於水 , 使 H⁺濃度增加:於是鋼管似被置於含有HS^-離子的電解質溶液中, 鋼管中的鐵作為陽極 , 與之緊密接觸的 “雜質 ” C (石墨或滲碳體 )作為陰極, 形成了類似伏打電池的原電池,使電化學作用得以進行。反應式為 :

陽極 (Fe): Fe - 2e^- == Fe²⁺

Fe +2OH^- == Fe(OH)₂
陰極 (C): 2H⁺ +2e^- == H2↑
由於混合氣中含氧, 在水膜酸性較弱時, 陰極上溶解於水膜中的氧亦可得到電子:O₂ + 2H₂O + 4e^-== 4OH^-
以上反應的結果是犧牲陽極鐵 , 最終生成氫氧化物和鐵鹽, 於是鋼管很快被腐蝕穿孔。由此可知, 只要避開形成電池的條件 , 就可以避免鋼管的腐蝕。而形成電池的必要條件是水的存在。因此, 設法使進入熱交換器的氣體處於無液態水存在的乾燥狀態是防止熱交換器腐蝕的技術關鍵 (所謂乾燥狀態是指混合氣溫度高於露點 20 ℃以上)。

主要防腐措施

(一)、添加飽和蒸汽使其成為過熱蒸汽以提高進入熱交換器半水煤氣的溫度,並防止冷凝水析出。